Xe điện hiện nay đang sở hữu khối lượng lớn hơn đáng kể so với các dòng xe sử dụng động cơ đốt trong cùng phân khúc, nguyên nhân chủ yếu đến từ hệ thống pin lưu trữ và các thành phần cấu tạo bổ trợ. Sự gia tăng trọng lượng này không chỉ tác động trực tiếp đến trải nghiệm lái mà còn đặt ra nhiều bài toán về kỹ thuật và an toàn giao thông.
Pin xe điện là “thủ phạm” chính
Vấn đề cốt lõi tạo nên sự chênh lệch về khối lượng giữa xe điện và xe xăng nằm ở bộ pin Lithium-ion, bộ phận thường được thiết kế dạng phẳng và bố trí bên dưới sàn xe. Trung bình, một chiếc xe điện nặng hơn khoảng 450 kg so với mẫu xe xăng tương đương. Nếu xét các phiên bản sử dụng hệ dẫn động bốn bánh, mức chênh lệch này có thể tiệm cận ngưỡng 500 kg.
Pin là thành phần chiếm khối lượng lớn nhất trên một mẫu EV, vốn có thể nặng hơn khoảng 450 kg so với phiên bản chạy xăng tương đương. Ở các phiên bản dẫn động bốn bánh, mức chênh có thể tiến sát 500 kg.
Để thấy rõ sự khác biệt, có thể lấy ví dụ từ thương hiệu BMW. Mẫu 530i chạy xăng có trọng lượng khoảng 1.833 kg, trong khi phiên bản thuần điện i5 eDrive40 nặng tới 2.230 kg, tức chênh lệch gần 400 kg. Sự khác biệt này càng trở nên khổng lồ hơn ở các phân khúc xe cỡ lớn. Những mẫu như GMC Hummer EV có thể vượt mức 4.080 kg, trong khi một chiếc SUV chạy xăng cỡ lớn như Chevrolet Suburban thường chỉ dưới 2.720 kg.
Các vật liệu cấu thành bộ pin như nickel, cobalt hay sắt đều có khối lượng riêng cao. Nhu cầu tích trữ càng nhiều năng lượng trong không gian càng nhỏ càng khiến pin trở nên nặng.
Bản chất của các loại pin hiện đại đòi hỏi sử dụng những vật liệu có khối lượng riêng cao như nickel, cobalt hay sắt. Khi các nhà sản xuất cố gắng kéo dài quãng đường di chuyển bằng cách mở rộng dung lượng pin, họ vô tình tạo ra một vòng lặp: pin lớn hơn giúp xe đi xa hơn nhưng cũng khiến trọng lượng xe tăng vọt.
Xe điện càng nặng càng khó điều khiển
Trọng lượng của một chiếc xe điện không chỉ nằm ở mỗi viên pin, mà còn ở toàn bộ hệ thống hỗ trợ. Để bảo vệ bộ pin, các kỹ sư phải lắp đặt một lớp vỏ cứng cáp để chống va đập, khung gầm phải được gia cố vững chắc hơn để chịu tải, và hệ thống treo cũng được thiết kế chuyên biệt để nâng đỡ khối lượng khổng lồ đó.
Bộ pin cần một lớp vỏ bảo vệ đủ cứng để chịu va chạm, khung gầm phải được gia cố để đáp ứng tiêu chuẩn an toàn, còn hệ thống treo cũng phải thiết kế chắc chắn hơn để chịu tải lớn.
Hệ quả của việc tăng cân quá mức dẫn đến những thách thức trong vận hành. Mặc dù tạo cảm giác đầm chắc, nhưng xe điện thường trở nên nặng nề và kém linh hoạt hơn khi cần xử lý các tình huống bất ngờ. Hơn nữa, theo các nghiên cứu về tai nạn giao thông, khối lượng xe càng lớn thì mức độ nghiêm trọng trong va chạm càng cao. Một báo cáo từ Cục Nghiên cứu Kinh tế Quốc gia Mỹ chỉ ra rằng xác suất tử vong trong tai nạn tăng tới 47% cho mỗi 454 kg trọng lượng xe tăng thêm.
Sự cố sập bãi đậu xe tại Lower Manhattan năm 2023 đã làm dấy lên lo ngại về khả năng chịu tải của các công trình cũ trước làn sóng xe điện và SUV ngày càng nặng.
Ngoài ra, khối lượng lớn còn gây áp lực lên hạ tầng đô thị. Các sự cố sập bãi đậu xe trong những năm gần đây đã dấy lên mối lo ngại về khả năng chịu tải của các công trình cũ trước làn sóng xe điện và SUV hạng nặng. Đồng thời, lốp xe điện cũng phải đối mặt với tình trạng mòn nhanh hơn do cả trọng lượng lớn lẫn mô-men xoắn tức thời mạnh mẽ đặc trưng của động cơ điện.
Công nghệ pin thể rắn được xem là bước đột phá tiếp theo, với ưu điểm sạc nhanh hơn, an toàn hơn và có mật độ năng lượng cao hơn, từ đó giúp khối lượng của cơ cấu này có thể giảm đáng kể.
Tuy nhiên, tương lai của xe điện vẫn rất hứa hẹn với sự phát triển của công nghệ pin thể rắn. Đây là giải pháp được kỳ vọng giúp tăng mật độ năng lượng, giảm đáng kể khối lượng so với pin truyền thống. Chẳng hạn, với mật độ năng lượng đạt tới 400 Wh/kg, một bộ pin 100 kWh có thể giảm trọng lượng xuống chỉ còn khoảng 250 kg. Dù hiện tại vẫn còn những giới hạn về công nghệ, nhưng khi các cải tiến này được áp dụng rộng rãi, những thế hệ xe điện tương lai chắc chắn sẽ trở nên nhẹ hơn, an toàn hơn và hiệu quả hơn.